現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中, 循環(huán)水系統(tǒng)具有舉足輕重的作用, 循環(huán)水水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到換熱設(shè)備的壽命、生產(chǎn)的能耗, 甚至產(chǎn)品的品質(zhì)。目前, 投加水質(zhì)穩(wěn)定劑是一種最常用、效果最直觀的循環(huán)水處理方法, 也被設(shè)計人員廣泛接受。但是, 在實際的設(shè)計工作中, 通常的循環(huán)水加藥設(shè)備往往只是幾個藥劑桶和計量泵。實踐證明, 這樣簡單的配置和控制, 遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)/ 高品質(zhì)、低能耗0的要求。本文通過介紹某水泥生產(chǎn)線循環(huán)水處理項目的設(shè)計實例, 簡要闡述循環(huán)水自動加藥設(shè)備的應(yīng)用及控制原理。
1 系統(tǒng)概況
某水泥生產(chǎn)線共有2 個獨立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng), 各采用1 套自動加藥設(shè)備往往只是幾個藥劑桶和計量泵。實踐證明, 這樣簡單的配置和控制, 遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)/ 高品質(zhì)、低能耗0的要求。本文通過介紹某水泥生產(chǎn)線循環(huán)水處理項目的設(shè)計實例, 簡要闡述循環(huán)水自動加藥設(shè)備的應(yīng)用及控制原理。
1 系統(tǒng)概況
某水泥生產(chǎn)線共有2 個獨立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng), 各采用1 套自動加藥設(shè)備對循環(huán)水進(jìn)行處理�，F(xiàn)僅以1# 系統(tǒng)為例, 介紹系統(tǒng)情況及其自動加藥設(shè)備。
該系統(tǒng)設(shè)計循環(huán)水量為1 080 m3 / h, 換熱溫差55 e , 采用敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng), 二級換熱。若按通常的設(shè)計, 循環(huán)水系統(tǒng)的加藥和排污均由人工控制, 具有很大的隨意性, 所以循環(huán)水的濃縮倍數(shù)往往偏低。在很多工業(yè)系統(tǒng)已有的循環(huán)水系統(tǒng)中, 濃縮倍數(shù)一般都在2. 5 左右, 若以此計算, 該系統(tǒng)補水量約172. 6 m3 / h, 排水量約69. 1 m3 / h。該系統(tǒng)的加藥操作采用了SC ZY05CBS 自動
加藥設(shè)備, 可實現(xiàn)補水流量、系統(tǒng)電導(dǎo)率、pH 等主要水質(zhì)參數(shù)的在線監(jiān)控, 并可預(yù)設(shè)擬控制的濃縮倍數(shù), 從而實現(xiàn)自動加藥、自動排污, 并能精確控制系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。實際運行中, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)基本穩(wěn)定在設(shè)計值( K = 4) 左右, 以此計算, 系統(tǒng)補水量約138. 1 m3 / h, 排水量約34. 5 m3 / h。
2 濃縮倍數(shù)
濃縮倍數(shù)是敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計中的重要參數(shù), 其大小直接關(guān)系到循環(huán)水的補水量和排水量, 而循環(huán)水的加藥量是根據(jù)排水量確定, 因此濃縮倍數(shù)的控制對于生產(chǎn)單位節(jié)省能耗、減少運行費用至關(guān)重要。
以上述系統(tǒng)為例, 比較濃縮倍數(shù)K = 2. 5 和K= 4 時, 補水量、排水量、年加藥量和年運行費用之間的差別, 比較結(jié)果見表1。
表1 濃縮倍數(shù)差異比較
注: 加藥濃度按100 mg/ L 計; 當(dāng)?shù)厮M按1 元/ m3 計; 表中的藥
劑僅指阻垢緩蝕劑( 按1. 5 萬元/ t 計) , 殺生劑采用沖擊投加, 耗量與
濃縮倍數(shù)無關(guān)。
當(dāng)對循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)和藥劑投加量進(jìn)行自動控制后, 該系統(tǒng)每年的補水費用節(jié)省約30 萬元, 藥劑費用節(jié)省約45 萬元。由此可見, 通過一系列高精度在線監(jiān)控儀表和自動加藥設(shè)備, 精確控制整個循環(huán)水處理的運行過程, 每年節(jié)省的運行費用相當(dāng)可觀。
3 自動加藥設(shè)備控制原理
循環(huán)水系統(tǒng)自動加藥設(shè)備工作原理見圖1。
圖1 循環(huán)水自動加藥設(shè)備工作示意
3. 1 自動排污單元
循環(huán)水處理中, 排污量直接關(guān)系到濃縮倍數(shù)的控制。在循環(huán)流量和換熱溫差一定的條件下, 排污量越大, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越小; 反之, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越大。一般的循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)是采用補充水中某種離子濃度與循環(huán)水中該離子濃度的比值來確定的。
如果系統(tǒng)中不投加含氯殺生劑, 那么一般以Cl-作為參照離子, 因為Cl- 在循環(huán)水中較穩(wěn)定, 且易于檢測。如果系統(tǒng)投加含氯殺生劑, 則一般采用K+ 、Na+ 等離子作為參照離子。但是, 在濃縮倍數(shù)的在線監(jiān)測和控制的應(yīng)用中, 一般通過在線監(jiān)測電導(dǎo)率, 由補充水和循環(huán)水的電導(dǎo)率比值來估算。這是因為: ①直接監(jiān)測Cl-、K+ 、Na+的傳感器非常昂貴, 不適合普通工業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用; ②電導(dǎo)率比值與濃縮倍數(shù)具有較好的相關(guān)性, 且該類傳感器的工業(yè)應(yīng)用較成熟。
一般來說, 自動排污單元中只需配置1 套電導(dǎo)率監(jiān)測裝置, 當(dāng)其達(dá)到預(yù)設(shè)值時, 可自動開啟排污閥門。但是, 當(dāng)補充水水質(zhì)變化較大時, 建議在補充水和循環(huán)水管路上分別安裝電導(dǎo)率監(jiān)測裝置, 并通過兩者測得電導(dǎo)率的比值來控制排污閥門的啟閉。
3. 2 阻垢緩蝕劑投加單元
阻垢緩蝕劑正常發(fā)揮作用的關(guān)鍵是保持循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)藥劑濃度達(dá)到設(shè)計要求, 因此當(dāng)系統(tǒng)排污, 藥劑隨排污水一起流失時, 需按排污流失的藥劑量進(jìn)行補充。但是, 對于一般循環(huán)水系統(tǒng)( 尤其是老系統(tǒng)) , 其流失的水不僅是排污, 還有少量的風(fēng)吹、濺射損失, 以及跑、冒、滴、漏等難以計量的損失。因此,
對于這些系統(tǒng), 可根據(jù)補水量和系統(tǒng)控制的濃縮倍數(shù)來確定實時加藥量。
3. 3 殺生劑投加單元
循環(huán)水系統(tǒng)的殺生劑一般以氧化性殺生劑為主, 非氧化性殺生劑為輔, 在控制循環(huán)水系統(tǒng)中菌藻滋生的同時降低費用。投加方式一般采用沖擊投加, 即短時間內(nèi), 使系統(tǒng)內(nèi)殺生劑達(dá)到較高濃度, 殺滅系統(tǒng)內(nèi)的菌藻等微生物。投加頻率需根據(jù)藥劑特性和系統(tǒng)情況采用時間控制器進(jìn)行控制。
另外, 當(dāng)阻垢緩蝕劑和殺生劑聯(lián)合使用時, 應(yīng)充分考慮藥劑之間的配伍性能, 例如: 阻垢緩蝕劑是否具有抗氧化性或抗氯性, 當(dāng)投加氧化性殺生劑或氯
系殺生劑時, 對阻垢緩蝕劑的功效是否有影響等。
3. 4 加酸單元
對于一些補充水屬于高硬高堿水的系統(tǒng), 建議采用加酸的方法來控制系統(tǒng)的pH, 從而控制循環(huán)水的結(jié)垢趨勢。1946 年Ry znar[ 1] 就提出了用RSI指數(shù)來判斷水體的結(jié)垢和腐蝕趨勢的理論。對于高硬高堿水, RSI< 6, 系統(tǒng)具有結(jié)垢趨勢, 加入適量的酸, 可降低水體的pH, 從而增大RSI。當(dāng)RSI= 6時,可認(rèn)為系統(tǒng)屬于穩(wěn)定狀態(tài), 既不結(jié)垢也不腐蝕。但是, 如果加酸過量, 使RSI> 6, 系統(tǒng)又會出現(xiàn)腐蝕趨勢。因此, 通過在線儀表的監(jiān)控, 精確投加酸液, 能將系統(tǒng)控制在穩(wěn)定狀態(tài)。一般情況下, 控制系統(tǒng)的RSI= 5( 輕微結(jié)垢) 左右, 再輔以少量阻垢緩蝕劑,對于控制高硬高堿補充水的循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定還是比較有效的。如圖1 所示, 流量傳感器安裝在補水管上, 測得的流量值傳送至控制器, 由控制器發(fā)出指令, 調(diào)節(jié)穩(wěn)定劑投加計量泵的沖程或頻率。在系統(tǒng)的旁路管道上, 分別安裝流量開關(guān)、pH 傳感器、電導(dǎo)率傳感器。流量開關(guān)用于偵測系統(tǒng)的運行狀態(tài), 如果系統(tǒng)停止運行( 無水流) , 自動加藥設(shè)備也自動停止運行。pH傳感器將測得的數(shù)字傳送至控制器, 由控制器發(fā)出指令, 調(diào)節(jié)酸液計量泵的沖程或頻率。當(dāng)pH 傳感器測得數(shù)值達(dá)到補充水的若干倍時, 控制器將控制排污電動閥開啟, 自動進(jìn)行排污, 直至電導(dǎo)率再次回到正常范圍。
4 結(jié)語
總之, 在進(jìn)行循環(huán)水處理的設(shè)計時, 設(shè)計人員的工作不應(yīng)僅僅是提出設(shè)計方案, 更應(yīng)對所采用的水處理設(shè)備的性能有所了解, 確保水處理設(shè)備的工作性能滿足設(shè)計要求。否則, 即使提出的設(shè)計方案很合理, 如果最終使用的設(shè)備難以滿足設(shè)計要求, 設(shè)計人員的方案還是難以實現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
1 周本省. 工業(yè)水處理技術(shù). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社. 2002 |
